Sistem Adaptive Traffic Light Berbasis
Mikrokontroler Menggunakan Metode Min-Max
Achmad Iswahyudi1*, Yudi Kristyawan2, Pamudi3, Anggit Wikanungrum4, Budi Santoso5 Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknik, Universitas Dr.Soetomo Surabaya, Indonesia
1*[email protected], 2[email protected], 3[email protected],
4[email protected], 5[email protected]
A B S T R A K
Traffic Light merupakan perangkat yang digunakan untuk mengatur pergantian laju kendaraan di suatu persimpangan jalan dengan secara bergantian agar lalu lintas dapat berjalan tertib. Kepadatan lalu lintas kendaraan pada setiap harinya sangat bervariasi. Solusi bagi pengguna jalan terutama saat di persimpangan sangat diperlukan untuk mengurangi kemacetan yang timbul. Pada penelitian ini dibuat sistem Adaptive Traffic Light dengan menggunakan metode Min-Max dan pengiriman notifikasi via Telegram Bot dan via SMS. Penerapan metode dapat memberikan waktu tunggu yang sesuai dengan melihat kondisi kepadatan antrian. Serta dengan adanya pengiriman notifikasi via Telegram Bot dan via SMS dapat membantu petugas lalu lintas untuk mendapatkan informasi terkait kepadatan lalu lintas. Hasil pengujian yang dilakukan penulis dengan metode Min-Max dilakukan sebanyak 20 kali dengan 4 class yang berbeda mampu mendapatkan nilai keakurasian 85%
dengan kepresisian 96%.
.
Kata kunci : Adaptive, Traffic Ligh, Min-Max
This is an open-access article under the CC–BY-SA license.
Histori Naskah
Naskah di-Kirim : 9 Mei 2023 Naskah di-Revisi:25 Ags 2023 Naskah di-Terima : 30 Ags 2023
I. PENDAHULUAN
Pada dasarnya traffic light merupakan sistem yang dibuat untuk mengatur pengendara jalan secara bergantian melintas pada suatu pesimpangan. Kepadatan lalu lintas kendaraan pada setiap harinya sangatlah bervariasi. Solusi bagi pengguna jalan terutama saat di persimpangan sangat diperlukan untuk mengurangi kemacetan yang timbul. Sistem traffic light otomatis dapat menjadi solusi, karena hampir seluruh traffic light masih mengandalkan perhitungan timer yang tetap saat mengatur pergantian kendaraan yang melintas.
Untuk saat ini sistem traffic light menggunakan pengaturan fix pada timer waktu tunggu kendaraan, yang sudah dikembangkan dengan menggunakan alat yang dapat mengatur sistem dapat bekerja otomatis maupun adaptive menggunakan alat PLC salah satunya. Dalam kebutuhan biaya yang dibutuhkan untuk membuat sistem dengan Mikrokontroler Arduino tidak sebanyak jika menggunakan komponen PLC [1][2].
Terdapat juga penelitian yang sudah dilakukan menggunakan Mikrokontroler ATMega 8535 dengan sensor LDR sebagai sensor pendeteksi kepadatan pada jalur traffic light. Hasil uji coba sensor LDR menerima pantulan sinar dari kendaraan yang melintas.
Namun jika digunakan pada sistem nyata traffic light maka ada beberapa kelemahan pada sensor ini ketika di waktu pagi, siang, dan sore hari juga terpancar sinar dari matahari yang mempengaruhi pembacaan pantulan cahaya oleh sensor. Serta jarak maksimal pantulan cahaya yang dapat diterima oleh sensor karena jika semakin jauh sensor dengan pantulan cahaya maka cahaya akan memudar [3]. Penelitian yang lainnya juga sudah pernah dilakukan memakai Mikrokontroler ATMega 8535 dengan sensor laser dan photodioda. Hasil dari penelitian tersebut tetapi masih ditemukan kelemahan pada sistem yang tidak bisa dilakukan pemantauan dengan memberikan informasi status kondisi sesuai keadaan dilokasi pada saat itu [4].
Dari beberapa kasus yang sudah pernah terjadi sebelumnya, maka diperlukan sistem yang dapat melakukan kontrol prioritas untuk jalur yang sedang padat dengan cara mendeteksi antrian kendaraan pada setiap jalur berdasar pada alat sensor laser dan ldr yang bekerja secara adaptive untuk menentukan lalu lintas kendaraan agar terhindar dari kemacetan akibat adanya suatu
persimpangan. Waktu tunggu yang sesuai bagi antrian kendaraan merupakan salah satu bentuk pelayanan yang baik bagi para pengguna jalan raya. Pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, belum ada sistem traffic light yang mampu mengirimkan pesan notifikasi kepada para petugas lalu lintas.
Penelitian ini dibuat sistem adaptive traffic light dengan menggunakan metode min-max dan pengiriman notifikasi via Telegram Bot dan via SMS. Penerapan metode dapat memberikan waktu tunggu yang sesuai dengan melihat kondisi kepadatan antrian.
II. METODE
A. Skenario Sistem Adaptive Traffic Light
Penelitian pada lampu traffic light dilakukan dengan pengamatan durasi nyala lampu warna hijau, kuning dan merah.
Pengamatan pada traffic light 6 titik lokasi dilakukan dengan rentang waktu dimulai dari jam 06.00 wib sampai dengan jam 22.00 wib, dengan waktu yang berbeda-beda untuk setiap lokasi. Nilai durasi dari hasil pengamatan di input kedalam file dengan nama traffic.csv dengan format csv untuk selanjutnya di baca dengan metode min-max. Metode min-max akan bekerja dalam mencari nilai paling rendah dan nilai paling tinggi pada kolom warna hijau pada file traffic.csv.
Dalam penerapan metode min-max pada code Arduino mega 2560, sudah diprogram untuk membaca hanya kolom hijau pada file format csv, sehingga semua nilai yang ada pada kolom hijau akan dipilih berdasarkan min dan max dan ditetapkan sebagai durasi lampu hijau pada sistem ini.
Tingkat level sensor ldr dibuat menjadi 4 level terdiri dari level sangat rendah, level rendah, level sedang, dan level tinggi.
Dimana level sangat rendah tidak menggunakan sensor aktif, level rendah 1 sensor aktif, level sedang 2 sensor aktif, dan level tinggi 3 sensor aktif. Pada pencocokan nilai durasi dan tingkat level, ditetapkan sebagai berikut:
a. Level sangat rendah = durasi berdasarkan nilai minimum b. Level rendah = durasi berdasarkan nilai kuartil pertama (Q1) c. Level sedang = durasi berdasarkan nilai kuartil ketiga (Q3) d. Level tinggi = durasi berdasarkan nilai maximum
Tahapan dimana keseluruhan sistem dijalankan, durasi traffic pada semua jalur akan berjalan pada level awal yaitu level sangat rendah, modul led akan secara bergantian menyala sesuai urutan warna, dan modul sensor ldr indikator digital output akan menyala saat kondisi awal atau kondisi cukup pantulan dari cahaya laser.
B. Diagram Blok Prototype Sistem Adaptive Traffic Light
Diagram Blok merupakan rangkaian semua komponen untuk mengetahui arah koneksi pada setiap komponen. Modul sensor ldr akan mendeteksi adanya kepadatan kendaraan disetiap jalur. Data dari sensor kemudian dikirimkan ke Mikrokontroler untuk diproses kemudian diteruskan ke setiap jalur dan mengatur penyalaan led traffic light sebagai indikator.
Gambar 1. Blok Diagram Adaptive Traffic Light
C. Arsitektur Sistem Prototype Sistem Adaptive Traffic Light
Gambaran arsitektur sistem dapat dibuat diagram koneksi antar komponen, serta arah alur kerja sistem.
Gambar 2. Arsitektur Sistem Adaptive Traffic Light
D. Flowchart Adaptive Traffic Light
Desain Flowchart yaitu sebagai gambaran bagaimana alur sistem itu akan dibuat. Akan dibuatkan dalam 2 rancangan Flowchart pada sistem ini sebagai gambaran sistem dan metode.
Gambar 3. Flowchart Sistem Adaptive Traffic Light
1. Sistem aktif.
2. Memulai pengecekan fungsi setiap komponen alat yang terhubung.
3. Semua komponen alat statusnya oke, Arduino Mega 2560 melakukan proses awal dengan menjalankan sistem pada kondisi normal.
4. Memulai melintaskan objek kendaraan dari jangkauan sensor.
5. Algoritma mulai bekerja dengan mencari posisi sensor yang aktif dan jumlah sensor aktif.
6. Metode min-max memberi nilai pada durasi sesuai tingkat level sensor aktif.
7. Nilai durasi ditampilkan oleh modul display 7 segment dan diikuti dengan nyala led lampu menyesuaikan warna secara berurutan. Status level kepadatan akan terkirim otomatis melalui Telegram Bot dan pesan SMS.
Metode min-max yang digunakan menentukan lama waktu tunggu secara Adaptive untuk mengatur perubahan durasi waktu tunggu sesuai dengan tingkat kemacetan di masing-masing jalur dan dikategorikan dalam level kemacetan.
Gambar 4. Flowchart Metode Min-Max
1. Sistem aktif.
2. Arduino Mega 2560 membaca status sensor ldr yang aktif, kemudian tingkat level ditentukan.
3. Metode min-max melakukan proses pemilihan nilai di kolom hijau pada file format csv sesuai dengan tingkat level kepadatan dan berlaku untuk semua jalur.
4. Tingkat level kepadatan dibagi menjadi 4 kategori yaitu sangat rendah, rendah, sedang, dan tinggi. Level sangat rendah didapat dari nilai minimum, level rendah didapat dari nilai kuartil pertama (Q1), level sedang didapat dari nilai kuartil ketiga (Q3), dan level tinggi diambil dari nilai maximum.
5. Nilai yang di ambil dari file format csv diproses oleh Arduino Mega 2560 untuk kemudian di distribusikan menjadi lama durasi waktu tunggu.
E. Desain Prototype
Pembuatan Desain prototype pada gambar 5 dibuat dengan posisi sensor-sensor yang akan diletakkan pada posisi trotoar jalan dengan saling berhadapan yaitu sensor ldr dan sensor laser. Setiap jalur terdapat 3 pasang sensor yang saling berhadapan, jarak antar ketiga sensor pada prototype adalah 7 cm, dan jarak dari cahaya sensor laser sampai ke sensor ldr adalah 8 cm.
Gambar 5. Desain Prototype
F. Metode Min-Max
Min, yaitu rumus yang digunakan untuk mengetahui variable angka yang paling kecil, caranya dengan menggabungkan beberapa range dari yang ingin diketahui jumlah yang paling kecilnya [5]. Sementara Max, rumus kebalikan dari Min yaitu untuk mengetahui variable angka paling besar.
TABEL I FUNGSI RUMUS MIN-MAX
NAMA KOMPONEN Keterangan
MAX Fungsi/Rumus untuk mencari nilai tertinggi MIN Fungsi/Rumus untuk mencari nilai terendah
Min-Max dijabarkan sebagai Minimum n jumlah yang paling kecil (sedikit, kurang); yang paling rendah (tt nilai, harga, upah, dsb). Maximum n sebanyak-banyaknya; paling banyak; paling tinggi: jumlah peserta -- dua ratus orang.
Langkah rumus Min dan Max dalam microsoft excel dapat ditunjukkan pada formula [6] :
=MIN (range) Keterangan:
Min = variable fungsi untuk mencari nilai minimal
Range = di isi dengan rentang data angka yang akan dicari nilai terendahnya (number1, number2, ...)
=MAX (range) Keterangan:
Max = variable fungsi untuk mencari nilai maksimal
Range = di isi dengan rentang data angka yang akan dicari nilai paling tinggi (number1, number2, ...)
G. Pengumpulan Data Pengamatan
Pada proses pengumpulan data dilakukan pengamatan secara langsung disetiap lokasi traffic light dengan 3 persimpangan.
Pengamatan dilakukan untuk mengumpulkan data-data durasi waktu tunggu di 6 lokasi yang berbeda dan dengan jam yang berbeda untuk setiap lokasinya. Nama lokasi yang digunakan adalah traffic light jemur andayani, traffic light lakarsantri made, traffic light menganti royal residence, traffic light imam bonjol pande, traffic light ngagel jaya selatan, traffic light rungkut kecamatan.
TABEL II
DURASI NYATA HASIL PENGAMATAN
No Lokasi Keterangan Jam
Jalur Durasi Led
Wkt Start Wkt End Merah Kuning Hijau
1 Jemur Andayani 06:00 08:00 A 88 3 35
2 Jemur Andayani 06:00 08:00 B 74 3 49
3 Jemur Andayani 06:00 08:00 C 81 3 42
4 Lakarsantri Made 08:00 11:00 A 99 3 48
5 Lakarsantri Made 08:00 11:00 B 88 3 59
6 Lakarsantri Made 08:00 11:00 C 104 3 43
7 Menganti Royal
Residence 11:00 14:00 A 62 3 34
8 Menganti Royal
Residence 11:00 14:00 B 53 3 43
9 Menganti Royal
Residence 11:00 14:00 C 74 3 22
10 Imam Bonjol Pande 14:00 16:00 A 79 3 20
11 Imam Bonjol Pande 14:00 16:00 B 56 3 43
12 Imam Bonjol Pande 14:00 16:00 C 60 3 39
13 Ngagel Jaya Selatan 16:00 19:00 A 108 3 41
14 Ngagel Jaya Selatan 16:00 19:00 B 92 3 57
15 Ngagel Jaya Selatan 16:00 19:00 C 95 3 54
16 Rungkut Kecamatan 19:00 22:00 A 83 3 38
17 Rungkut Kecamatan 19:00 22:00 B 83 3 38
18 Rungkut Kecamatan 19:00 22:00 C 73 3 48
Dari tabel diatas akan disusun dan disimpan sebagai file dengan format csv, yang nantinya data akan diekstraksi oleh Arduino Mega 2560 sebagai data input durasi min-max.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada proses testing yaitu perangkat lunak (software) dan perangkat keras (hardware) akan dilakukan uji yang berfokus pada fungsional. Dalam hal ini fungsi input dan output dari aplikasi maupun perangkat di setiap komponen nya dapat bekerja dengan baik sesuai fungsinya masing-masing. pengujian akan dilakukan secara lebih menyeluruh berdasarkan algoritma yang digunakana pada sistem adaptive traffic light berbasis mikrokontoler menggunakan metode min-max.
1. Memastikan komunikasi antara Arduino Mega 2560 dan ESP32 sudah saling terhubung dengan baik, serta kondisi sensor- sensor sudah dinyalakan dan sudah siap difungsikan seperti terlihat pada gambar.
Gambar 6. Desain Prototype
2. Proses percobaan dengan menaruh objek kendaraan di jalur A, dengan menaruh objek di sensor dan hasilnya sensor aktif dan pesan notifikasi terkirim melalui pesan SMS dan Telegram Bot.
3. Proses percobaan dengan menaruh objek kendaraan di jalur B, dengan menaruh objek di sensor dan hasilnya sensor aktif dan pesan notifikasi terkirim melalui pesan SMS dan Telegram Bot.
4. Proses percobaan dengan menaruh objek kendaraan di jalur C, dengan menaruh objek di sensor dan hasilnya sensor aktif dan pesan notifikasi terkirim melalui pesan SMS dan Telegram Bot.
5. Data nilai dari 6 lokasi diatas digunakan menjadi dasar dalam penerapannya pada prototype sistem adaptive traffic light, yang dapat diamati pada tabel 3 dan 4.
TABEL III
DATA NILAI HASIL PENGAMATAN
Data nilai hasil pengamatan di 6 lokasi:
35 49 42 48 59 43
34 43 22 20 43 39
41 57 54 38 38 48
TABEL IV DATA NILAI DI URUTKAN
Data nilai pengamatan setelah di urutkan:
20 22 34 35 38 38
39 41 42 43 43 43
48 48 49 54 57 59
Q1 = x + 2
4
= x 18 + 2
4
= x 5
= 38
Q3 = x 3 + 2
4
= x 3 . 18 + 2 4
= x 14
= 48
Berdasarkan data nilai pada tabel 4.8, serta perhitungan kuartil Q1 dan Q2 maka:
Nilai Minimum = 20
maka nilai 20 adalah nilai yang digunakan saat level sensor kategori sangat rendah.
Nilai Kuartil Pertama (Q1) = 38
Maka nilai 38 adalah nilai yang digunakan saat level sensor kategori rendah.
Nilai Kuartil Ketiga (Q3) = 48
Maka nilai 48 adalah nilai yang digunakan saat level sensor kategori sedang.
Nilai Maximum = 59
Maka nilai 59 adalah nilai yang digunakan saat level sensor kategori tinggi.
Dari nilai minimum, nilai maximum, nilai kuartil pertama (Q1), dan kuartil ketiga (Q3) yang sudah didapatkan sebelumnya, maka dapat di terapkan pada kategori level sensor.
Proses pengujian di aas dilakukan secara berulang sebanyak 20 kali untuk mendapatkan konsistensi performa sistem, dan didapatkan nilai akurasi sebesar 85% dengan kepresisian 96%.
IV. KESIMPULAN
Dalam pembuatan prototype sistem adaptive traffic light dengan metode min-max yang telah dibuat mampu bekerja dengan baik dalam mengatur durasi waktu tunggu untuk setiap jalur sesuai dengan level kemacetan. Penerapan metode min-max untuk mencari nilai durasi paling kecil dan nilai durasi paling besar pada list excel, mampu bekerja dengan baik saat memilih nilai durasi secara otomatis berdasarkan jumlah sensor ldr yang aktif. Hasil pengujian dengan metode min-max dilakukan sebanyak 20 kali dengan 4 class yang berbeda mampu mendapatkan nilai 85% dengan kepresisian 96%.
DAFTAR PUSTAKA
[1] E. Nurhidayat, A. I. Septiana, A. N. Putra, A. S. and D. I. Saputra, "Desain Sistem Kontrol Traffic Light Adaptif pada Empat Persimpangan Berbasis PLC Omron CP1E," Jurnal Otomasi Kontrol dan Instrumentasi, vol. 10, 2018.
[2] Z. T. and O. , "DESAIN SISTEM KONTROL TRAFFIC LIGHT ADAPTIF PADA PERSIMPANGAN EMPAT BERBASIS PLC SIEMENS," Jurnal Nasional Teknik Elektro, vol. 4, pp. 94-100, Maret 2015
[3] H. L. M. F. and P. , "PERANCANGAN ALAT TIMER TRAFFIC LIGHT MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 BERDASARKAN ANTRIAN JUMLAH KENDARAAN," PROSISKO: Jurnal Pengembangan Riset dan Observasi Sistem Komputer, vol. 5, Maret 2018.
[4] P. "PENGENDALIAN KEMACETAN KENDARAAN PADA TRAFFIC LIGHT MENGGUNAKAN ATMEGA8535,"
Jurnal Teknologi dan Open Source, vol. 2, pp. 34-40, Juni 2019.
[5] F. Umam and A. Basuki, Pengaplikasian Microsoft Excel Pada Dunia Kerja, Malang, Jawa Timur: Media Nusa Creative (MNC Publishing), 2022, p. 35.
[6] R. "Pelatihan Pengolahan Data Administrasi Pekantoran Menggunakan Aplikasi Microsoft Excel Pada Balai Desa Pinanggripan Kecamatan Air Batu Kabupaten Asahan," Jurdimas (Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat) Royal, vol. 2, pp.
107-114, Juli 2019.
